JPWO2006054650A1 - コントローラ装置 - Google Patents
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Abstract
このコントローラユニットは、コントローラピストン４１２が挿入されているコントローラシリンダ４１１と本体ピストン４２２が挿入されている本体シリンダ４２１とがチューブ部材４１３で連結されており、本体ピストン４２２のスライド位置が検出されて可動機構が動作制御される。コントローラピストン４１２がスライド移動で手動操作されるので、微妙で正確な操作が可能で、操作状態を一定に保持することも容易で、コントローラユニットの耐久性も良好である。
Description
本発明は、可動装置の装置本体に搭載されている可動機構を動作制御するためのコントローラ装置に関し、特に、装置本体にコントローラユニットが着脱自在なコントローラ装置に関する。
現在、被験者の断層画像を撮像する透視撮像装置として、ＣＴ(Computed Tomography)スキャナ、ＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)装置、ＰＥＴ(PositronEmission Tomography)装置、ＳＰＥＣＴ(Single PhotonEmission Computed Tomography)装置、超音波診断装置、等があり、被験者の血管画像を撮像する透視撮像装置として、アンギオ装置、ＭＲＡ(MRAngio)装置、等がある。
上述のような透視撮像装置を使用するとき、被験者に造影剤や生理食塩水などの薬液を注入することがあり、この注入を自動的に実行する薬液注入装置も実用化されている。この薬液注入装置は、例えば、シリンジシリンダにシリンジピストンがスライド自在に挿入されている薬液シリンジが装填され、そのシリンジシリンダにシリンジピストンをピストン駆動機構で圧入する。
シリンジシリンダには薬液が充填されており、そのシリンジシリンダが延長チューブと注入針とで人体の表面近傍の血管に連結されるので、薬液注入装置により薬液シリンジの薬液が人体の血管に圧送されることになる。上述のような薬液注入装置には、最初の設定に対応して注入を自動的に実行するものもあるが、注入をリアルタイムに動作制御できるものもある。注入をリアルタイムに動作制御する薬液注入装置は、その装置本体にコントローラ装置が一体に搭載されている製品もあるが、コントローラ装置のコントローラ本体が装置本体とは別体に形成されている製品もある。
このような場合、例えば、コントローラ本体に手動操作部材がスライド自在に装着されており、この手動操作部材に連結された信号生成回路がコントローラ本体に内蔵されている。信号生成回路は、例えば、可変抵抗器からなり、手動操作部材のスライド操作に対応した駆動制御信号を生成する。
コントローラ本体には、導線が被覆された湾曲自在な配線ケーブルの一端が装着されており、この配線ケーブルの他端が薬液注入装置の装置本体に装着されている。この装置本体にはスライダ機構を駆動する駆動回路が内蔵されており、この駆動回路とコントローラユニットの信号生成回路とが配線ケーブルの導線で結線されている。
このような薬液注入装置では、作業者がコントローラ本体を把持して手動操作部材をスライドさせると、これに対応した駆動制御信号を信号生成回路が生成して配線ケーブルで装置本体の駆動回路に供給する。この駆動回路は供給される駆動制御信号に対応してスライダ機構を動作制御するので、これで薬液シリンジのシリンジピストンがコントローラ装置の手動操作部材に対応してスライドされる。
上述のような薬液注入装置では、別体の装置本体とコントローラ本体とが湾曲自在な配線ケーブルで接続されており、装置本体での注入動作をコントローラ本体で手動操作できるので操作性が良好である。しかし、上述のような薬液注入装置を使用する医療現場では、薬液注入装置を操作する手指を常時清浄に維持することが要望されている。
これを実現するためには、少なくともコントローラ本体を消毒する必要があるが、信号生成回路などを内蔵したコントローラ本体を消毒液や薫蒸などで消毒することは困難である。例えば、装置本体に着脱自在なコントロールユニットを形成し、そのコントローラユニットをディスポーザブルとすれば、コントローラユニットを常時清浄とすることは可能である。
しかし、配線ケーブルや信号生成回路を有するコントローラユニットは安価ではなく、これをディスポーザブルとすることは実際には困難である。そこで、このような課題を解決したコントローラ装置として、弾性部材で形成されている球状の密閉容器がコントローラユニットに搭載されているとともに、装置本体に硬質な密閉容器と圧力センサとが搭載されており、コントローラユニットの密閉容器に連結されている柔軟なチューブ部材を装置本体の密閉容器に着脱自在に連結する製品がある。
そのコントローラ装置では、作業者がコントローラユニットの密閉容器を手動操作で押圧すると、装置本体の密閉容器の内圧が圧力センサで検出される。このため、例えば、コントローラユニットを手動操作する応力により、薬液注入装置の注入速度などを動作制御することができる(例えば、特許文献１参照)。
特表２００１−５２２６５９
しかし、上述のコントローラ装置では、コントローラユニットの密閉容器を押圧する応力で可動機構を動作制御することになるので、可動機構を微妙かつ正確に操作することが困難であり、特に、操作状態を一定に保持することが極めて困難である。
このため、例えば、コントローラユニットの密閉容器を押圧する応力で薬液注入装置の注入速度を手動操作する場合、注入速度を所望状態に維持することが困難である。また、コントローラユニットの密閉容器を押圧する応力で、薬液シリンジのシリンジシリンダに対するシリンジピストンのスライド位置を手動操作する場合、シリンジピストンを所望位置までスライドさせて停止させるようなことが困難である。
さらに、上述のコントローラ装置では、弾性部材で形成されている密閉容器を手動操作により押圧して変形させるので、その密閉容器の耐久性が問題となり、例えば、手動操作の最中に密閉容器が破損して操作不能となる可能性もある。
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、コントローラユニットが装置本体に着脱自在で消毒なども容易な構造でありながら、微妙で正確な操作が可能であるとともに、操作状態を一定に保持することも容易であり、コントローラユニットの耐久性も良好な、コントローラ装置を提供することを目的とする。
本発明のコントローラ装置は、可動装置の装置本体に搭載されている可動機構を動作制御するため、コントローラシリンダ、コントローラピストン、本体シリンダ、本体ピストン、チューブ部材、位置検出手段、駆動制御手段、を有している。コントローラシリンダは、流体を密閉する中空構造で装置本体とは別体に形成されており、コントローラピストンは、コントローラシリンダにスライド自在に挿入されていて手動操作される。本体シリンダは、流体を密閉する中空構造で装置本体に搭載されており、本体ピストンは、本体シリンダにスライド自在に挿入されている。チューブ部材は、湾曲自在でコントローラシリンダと本体シリンダとを連結しており、流体を流動させる。位置検出手段は、本体ピストンのスライド位置を検出し、駆動制御手段は、検出されたスライド位置に対応して可動機構を動作制御する。従って、本発明のコントローラ装置では、コントローラシリンダに対してコントローラピストンが手動操作でスライド移動されると、これに対応して本体ピストンが本体シリンダに対してスライド移動され、そのスライド位置が位置検出手段で検出されて駆動制御手段により可動機構が動作制御される。
なお、本発明で云う各種手段は、その機能を実現するように形成されていれば良く、例えば、所定の機能を発揮する専用のハードウェア、所定の機能がコンピュータプログラムにより付与されたデータ処理装置、コンピュータプログラムによりデータ処理装置に実現された所定の機能、これらの組み合わせ、等として実現することができる。
また、本発明で云う各種手段は、個々に独立した存在である必要もなく、複数の手段が１個の部材として形成されていること、ある手段が他の手段の一部であること、ある手段の一部と他の手段の一部とが重複していること、等も可能である。
本発明のコントローラ装置では、コントローラシリンダに対してコントローラピストンが手動操作でスライド移動されると、これに対応して本体ピストンが本体シリンダに対してスライド移動され、そのスライド位置が位置検出手段で検出されて駆動制御手段により可動機構が動作制御されることにより、コントローラシリンダに対するコントローラピストンのスライド位置に対応して可動機構が動作制御されるので、可動機構を微妙かつ正確に操作することが容易であり、特に、操作状態を一定に保持することが極めて容易であり、弾性部材で形成されている密閉容器を手動操作により押圧して変形させるようなことがないので、装置全体の耐久性が良好で手動操作の最中に要部が破損して操作不能となるようなことがない。
１００ 薬液注入装置
１０１ 装置本体に相当する注入制御ユニット
１１４ 可動機構であるピストン駆動機構
１３０ 動作制御手段として機能するコンピュータブロック
３００ 薬液シリンジ
３１０ シリンジシリンダ
３２０ シリンジピストン
４００ コントローラ装置
４１０ コントローラユニット
４１１ コントローラシリンダ
４１２ コントローラピストン
４１３ チューブ部材
４２１ 本体シリンダ
４２２ 本体ピストン
４２３ 位置検出手段の一部である発光素子
４２４ 位置検出手段の一部である受光素子
４２７ 本体付勢機構であるコイルスプリング
５２０ コントローラ付勢機構であるコイルスプリング
５４０ 永久磁石
５５０ ホール素子
１０１ 装置本体に相当する注入制御ユニット
１１４ 可動機構であるピストン駆動機構
１３０ 動作制御手段として機能するコンピュータブロック
３００ 薬液シリンジ
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４２１ 本体シリンダ
４２２ 本体ピストン
４２３ 位置検出手段の一部である発光素子
４２４ 位置検出手段の一部である受光素子
４２７ 本体付勢機構であるコイルスプリング
５２０ コントローラ付勢機構であるコイルスプリング
５４０ 永久磁石
５５０ ホール素子
［実施の形態の構成］
本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。本実施の形態の透視撮像システム１０００は、図６および図７に示すように、可動装置である薬液注入装置１００と透視撮像装置であるＭＲＩ装置２００とを有しており、この薬液注入装置１００とＭＲＩ装置２００とが有線接続されている。
本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。本実施の形態の透視撮像システム１０００は、図６および図７に示すように、可動装置である薬液注入装置１００と透視撮像装置であるＭＲＩ装置２００とを有しており、この薬液注入装置１００とＭＲＩ装置２００とが有線接続されている。
薬液注入装置１００は、図４に示すように、装置本体に相当する注入制御ユニット１０１と注入ヘッド１１０とが別体に形成されており、これらが通信ケーブル１２０で結線されている。注入ヘッド１１０はキャスタスタンド１２１の上端に可動アーム１２２で装着されており、ヘッド本体１１１の上面に凹部１１２が形成されている。
薬液シリンジ３００は、シリンジシリンダ３１０とシリンジピストン３２０を有しており、シリンジシリンダ３１０にシリンジピストン３２０がスライド自在に挿入されている。シリンジシリンダ３１０とシリンジピストン３２０とは、末端の周囲にシリンダフランジ３１１とピストンフランジ３２１とが各々形成されており、シリンジシリンダ３１０の閉塞された先端には導管部３１２が形成されている。
本形態の透視撮像システム１０００では、ＭＲＩ装置２００に対応した造影剤が薬液として薬液シリンジ３００に充填されており、薬液注入装置１００が薬液シリンジ３００から被験者に造影剤を注入するとき、その被験者からＭＲＩ装置２００が透視画像を撮像する。
このため、本形態の薬液注入装置１００では、注入ヘッド１１０の凹部１１２の前方に開閉自在なシリンダ保持機構１１３が形成されており、このシリンダ保持機構１１３が薬液シリンジ３００のシリンダフランジ３１１を着脱自在に保持する。注入ヘッド１１０の凹部１１２の後方には、可動機構であるピストン駆動機構１１４が配置されており、このピストン駆動機構１１４は、シリンジピストン３２０を保持してスライド移動させる。ピストン駆動機構１１４は、超音波モータ１１６を駆動源として有しており、ネジ機構(図示せず)などによりシリンジピストン３２０をスライド移動させる。
一方、注入制御ユニット１０１は、図４に示すように、操作パネル１０３、液晶ディスプレイ１０４、スピーカユニット１０５、等がユニット本体１０６の外面に搭載されており、図１および図２に示すように、コントローラ装置４００が一体に形成されている。
さらに、図７に示すように、注入制御ユニット１０１には、コントローラ装置４００の駆動制御手段として機能するコンピュータブロック１３０が内蔵されており、このコンピュータブロック１３０が、操作パネル１０３、液晶ディスプレイ１０４、スピーカユニット１０５、超音波モータ１１６、発光素子４２３、受光素子４２４、等の各部に接続されている。
コンピュータブロック１３０は、いわゆるワンチップマイコンとして形成されており、ＣＰＵ(CentralProcessing Unit)１３１、ＲＯＭ(Read OnlyMemory)１３２、ＲＡＭ(Random Access Memory)１３３、通信Ｉ／Ｆ(Interface)１３４、等のハードウェアを有している。
ＲＯＭ１３２にはコンピュータプログラムが実装されており、このコンピュータプログラムに対応して各種の処理動作を実行することで、ＣＰＵ１３１は薬液注入装置１００の各部を統合制御する。なお、超音波モータ１１６やスピーカユニット１０６などの各部は、実際には駆動回路などを介してコンピュータブロック１３０に接続されているが、ここでは説明を簡単とするために直接に接続されている構造で図示している。
コントローラ装置４００は、図１ないし図３に示すように、コントローラユニット４１０と本体ユニット４２０とを有しており、この本体ユニット４２０は、薬液注入装置１００の注入制御ユニット１０１に一体に搭載されている。一方、コントローラユニット４１０は、注入制御ユニット１０１とは別体に形成されており、図３に示すように、コントローラユニット４１０に着脱自在に連結される。
コントローラユニット４１０は、コントローラシリンダ４１１とコントローラピストン４１２とチューブ部材４１３とを有しており、流体である空気を密閉する中空構造のコントローラシリンダ４１１にコントローラピストン４１２がスライド自在に挿入されている。
例えば、コントローラシリンダ４１１は、把持に適切な形状および寸法の円筒状に形成されており、コントローラピストン４１２は、親指での押圧に適切な形状および寸法でコントローラシリンダ４１１から突出する円柱状に形成されている。チューブ部材４１３は、コントローラシリンダ４１１に連結されており、コントローラシリンダ４１１から圧送される空気を流動させる。
本体ユニット４２０は、本体シリンダ４２１と本体ピストン４２２と位置検出手段となる発光／受光素子４２３，４２４とを有しており、その本体シリンダ４２１は、注入制御ユニット１０１のユニット本体１０６の内側に一体に形成されている。より詳細には、本体シリンダ４２１もコントローラシリンダ４１１と同様に、流体である空気を密閉する中空の円筒状に形成されており、この本体シリンダ４２１に本体ピストン４２２がスライド自在に挿入されている。
ただし、この本体ピストン４２２は、本体シリンダ４２１より充分に短小な円柱状に形成されており、外部に突出しない状態で本体シリンダ４２１の内部に配置されている。本体シリンダ４２１の一端は導管部４２６としてユニット本体１０６の外面に開口しており、その導管部４２６にコントローラユニット４１０のチューブ部材４１３が着脱自在に連結される。
なお、チューブ部材４１３の両端にはコネクタ部材４１４，４１６が装着されており、末端のコネクタ部材４１４によりチューブ部材４１３とコントローラシリンダ４１１とが固定的に連結されているとともに、先端のコネクタ部材４１６によりチューブ部材４１３が本体シリンダ４２１の導管部４２６に着脱自在に連結される。
この導管部４２６が一端に形成されている本体シリンダ４２１の他端の内部には、本体付勢機構であるコイルスプリング４２７が挿入されており、このコイルスプリング４２７は、本体ピストン４２２を本体シリンダ４２１の他端から一端への方向に付勢している。
複数の発光素子４２３は、スライド移動する本体ピストン４２２で順次遮蔽される配置で本体シリンダ４２１の内面に配列されており、複数の受光素子４２４は、複数の発光素子４２３が各々出射する光線を個々に検出する配置で本体シリンダ４２１の内面に配列されている。そして、これらの発光／受光素子４２３，４２４もコンピュータブロック１３０に接続されており、このコンピュータブロック１３０は、３個の受光素子４２４の検出結果に対応してピストン駆動機構１１４の超音波モータ１１６を動作制御する。
より具体的には、本形態の薬液注入装置１００では、本体シリンダ４２１に発光素子４２３と受光素子４２４とが３個ずつ配列されており、これらの発光／受光素子４２３，４２４は、本体ピストン４２２により１個ないし２個が順次遮蔽される間隔に配置されている。
さらに、コイルスプリング４２７の弾発力により本体ピストン４２２が本体シリンダ４２１の一端に圧接された初期状態では、３個の発光素子４２３の光線を３個の受光素子４２４が個々に検出し、本体ピストン４２２が空気により本体シリンダ４２１の他端に押圧されてコイルスプリング４２７が限界まで圧縮された状態では、第３の発光素子４２３の光線のみ遮断されるように、発光／受光素子４２３，４２４は配置されている。
そこで、コンピュータブロック１３０は、第１から第３の受光素子４２４の全部が光線を検出している状態ではピストン駆動機構１１４を強制停止させ、第２／第３の受光素子４２４が光線を検出するが第１の受光素子４２４が光線を検出しない状態では、最低の第１速度でピストン駆動機構１１４を作動させる。
さらに、第１／第２の受光素子４２４が光線を検出しない状態では第２速度で、第２の受光素子４２４のみ光線を検出しない状態では第３速度で、第２／第３の受光素子４２４が光線を検出しない状態では第４速度で、第３の受光素子４２４のみ光線を検出しない状態では最高の第５速度で、ピストン駆動機構１１４を作動させる。
なお、コントローラユニット４１０の各部は、耐食性、耐熱性、強度、等が必要充分に確保され、磁気に影響することがない、エンジニアリングプラスチックなどで形成されている。
［実施の形態の動作］
上述のような構成において、本形態の透視撮像システム１０００の動作を以下に順番に説明する。まず、図６に示すように、ＭＲＩ装置２００の透視撮像ユニット２０１の近傍に薬液注入装置１００の注入ヘッド１１０が配置され、造影剤などの薬液が充填されている薬液シリンジ３００が延長チューブ(図示せず)などとともに用意される。
上述のような構成において、本形態の透視撮像システム１０００の動作を以下に順番に説明する。まず、図６に示すように、ＭＲＩ装置２００の透視撮像ユニット２０１の近傍に薬液注入装置１００の注入ヘッド１１０が配置され、造影剤などの薬液が充填されている薬液シリンジ３００が延長チューブ(図示せず)などとともに用意される。
そして、透視撮像ユニット２０１に位置する被験者(図示せず)に延長チューブなどで薬液シリンジ３００が連結され、この薬液シリンジ３００が薬液注入装置１００の注入ヘッド１１０に装填される。さらに、図３に示すように、コントローラシリンダ４１１からコントローラピストン４１２が初期位置まで引き出された状態で、図１および図４に示すように、コントローラユニット４１０のチューブ部材４１３が注入制御ユニット１０１の本体シリンダ４２１に連結される。
このような状態で、図８に示すように、薬液注入装置１００に注入制御ユニット１０１の操作パネル１０３などで動作開始が入力操作されると(ステップＳ１)、これを検知したコンピュータブロック１３０により第１から第３の発光素子４２３の全部が駆動される(ステップＳ２)。
このとき、第１から第３の受光素子４２４の全部で光線が検出されないと(ステップＳ３)、“コントローラに異常が発生しています。全部の発光素子が発光しているか、本体ピストンが適切な位置に配置されているか、確認して下さい。”などのエラーガイダンスが液晶ディスプレイ１０４で表示出力されるとともにスピーカユニット１０５で音声出力される(ステップＳ１２)。
このため、本体ピストン４２２が初期位置に配置されてない状態や、発光素子４２３の一部が発光していない状態で、注入動作が開始されることが防止される。なお、本形態の薬液注入装置１００は、上述のようなエラー状態が発生した場合でも、操作パネル１０３の手動操作などにより注入動作を実行することが可能である。
一方、第１から第３の発光素子４２３の全部が駆動されて第１から第３の受光素子４２４の全部で光線が検出されると(ステップＳ２，Ｓ３)、初期設定が完了した初期状態としてコンピュータブロック１３０によりピストン駆動機構１１４が停止状態に維持される(ステップＳ５)。
そこで、このような状態で作業者が手動操作でコントローラユニット４１０のコントローラシリンダ４１１にコントローラピストン４１２を圧入すると、そのコントローラシリンダ４１１からチューブ部材４１３により本体シリンダ４２１に空気が圧送されるので、本体ピストン４２２がコイルスプリング４２７の弾発力に抗してスライド移動する。
この本体ピストン４２２のスライド位置により第１から第３の受光素子４２２の１個ないし２個の受光が遮断されるので(ステップＳ７〜Ｓ１１)、その検出結果に対応してコンピュータブロック１３０によりピストン駆動機構１１４が各種速度で駆動される(ステップＳ１４〜１８)。
より具体的には、コントローラピストン４１２が所定の第１段階まで圧入されて本体ピストン４２２により第１の受光素子４２４のみ遮蔽されると(ステップＳ７)、最低の第１速度でピストン駆動機構１１４が駆動されて薬液が最低の第１速度で被験者に注入される(ステップＳ１４)。
このような状態から、コントローラピストン４１２が第２段階まで圧入されて本体ピストン４２２により第１／第２の受光素子４２４が遮蔽されると(ステップＳ８)、第２速度でピストン駆動機構１１４が駆動されて薬液が第２速度で注入され(ステップＳ１５)、以下同様に、作業者の手動操作でコントローラピストン４１２が段階的に圧入されるごとに薬液の注入速度が増加される。
このとき、コイルスプリング４２７により本体ピストン４２２が初期位置に付勢されており、この付勢が空気の圧力としてコントローラピストン４１２にも作用している。このため、作業者が手動操作の圧入を加減するとコントローラピストン４１２と本体ピストン４２２とは初期位置に復帰するようにスライド移動するので、作業者のコントローラユニット４１０の手動操作により薬液注入装置１００の注入速度が自在に可変される。
さらに、作業者が手動操作の圧入を完全に解除すると、コントローラピストン４１２と本体ピストン４２２とは初期位置に復帰するので、第１から第３の受光素子４２２の全部で光線が検出されてピストン駆動機構１１４が強制停止される(ステップＳ６，Ｓ５)。
このため、作業者はコントローラユニット４１０の手動操作により薬液注入装置１００の注入動作が簡易かつ迅速に強制停止され、例えば、作業者が不注意からコントローラユニット４１０を手放したようなときにも、薬液注入装置１００の注入動作が自動的に強制停止される。
［実施の形態の効果］
本形態の透視撮像システム１０００の薬液注入装置１００では、上述のようにコントローラユニット４１０のコントローラピストン４１２を手動操作することで、ピストン駆動機構１１４による薬液注入を遠隔操作することができる。そして、そのコントローラユニット４１０は発光／受光素子４２３，４２４や電線などが搭載されておらず、磁場に影響することがないので、ＭＲＩ装置２００の近傍で薬液注入装置１００を容易に利用することができる。
本形態の透視撮像システム１０００の薬液注入装置１００では、上述のようにコントローラユニット４１０のコントローラピストン４１２を手動操作することで、ピストン駆動機構１１４による薬液注入を遠隔操作することができる。そして、そのコントローラユニット４１０は発光／受光素子４２３，４２４や電線などが搭載されておらず、磁場に影響することがないので、ＭＲＩ装置２００の近傍で薬液注入装置１００を容易に利用することができる。
さらに、本形態の薬液注入装置１００では、実際に手動操作するコントローラユニット４１０は注入制御ユニット１０１に着脱自在であり、そのコントローラユニット４１０には発光／受光素子４２３，４２４や電線などが搭載されていない。このため、注入制御ユニット１０１から取り外したコントローラユニット４１０を溶液や煮沸で消毒することが可能であり、実際に手動操作するコントローラユニット４１０を常時清浄に維持することができる。
特に、本形態のコントローラ装置４００では、コントローラシリンダ４１１に対してコントローラピストン４１２が着脱自在なので、コントローラシリンダ４１１やチューブ部材４１３の内部も容易に清浄化することができる。
しかも、上述のように発光／受光素子４２３，４２４や電線などが搭載されていないコントローラユニット４１０は非常に安価なので、ディスポーザブルとして１回ないし数回の使用で廃棄することも容易であり、より確実にコントローラユニット４１０を清浄に維持することも可能である。
特に、本形態のコントローラ装置４００では、コントローラシリンダ４１１に対してチューブ部材４１３も着脱自在なので、例えば、コントローラシリンダ４１１とコントローラピストン４１２とは清浄化して繰り返し使用しながら、チューブ部材４１３はディスポーザブルとして毎回交換するようなことも可能である。なお、コントローラシリンダ４１１とコントローラピストン４１２とは硬質な材料で形成されていて耐久性も良好であるが、チューブ部材４１３は柔軟な材料で形成されていて耐久性も良好ではないので、上述のような使用方法は有用である。
さらに、本形態のコントローラ装置４００では、基本的に密閉した空気の圧力は一定に維持したまま、その空気の移動によりコントローラピストン４１２のスライド位置と本体ピストン４２２のスライド位置を対応させることで、遠隔操作を実現する構造となっている。
このため、コントローラシリンダ４１１にスライド自在なコントローラピストン４１２を手動操作で段階的に圧入することでピストン駆動機構１１４の動作速度が段階的に制御されるので、ピストン駆動機構１１４を微妙かつ正確に操作することが容易であり、操作状態を一定に保持することも極めて容易である。
また、弾性部材で形成されている密閉容器を手動操作により押圧して変形させるようなことがないので、装置全体の耐久性が良好で手動操作の最中に要部が破損して操作不能となるようなこともない。さらに、コントローラ／本体シリンダ４１１，４２１やコントローラ／本体ピストン４１２，４２２として既存の薬液シリンジ２００の部品を流用することも可能なので、コントローラ装置４００の生産性が良好である。
しかも、本形態のコントローラ装置４００では、本体ピストン４２２がスライド位置により３個の受光素子４２４の１個ないし２個の受光を遮断するので、３個の受光素子４２４の検出結果により停止状態から第５速度まで６段階の動作制御を実現しており、部品数を削減しながら制御精度を向上させている。
さらに、コイルスプリング４２７により本体ピストン４２２が初期位置に付勢されているので、作業者がコントローラピストン４１２の圧入を加減することで薬液注入装置１００の注入速度を自在に増減させることができる。しかも、作業者が手動操作の圧入を完全に解除すると、コントローラピストン４１２と本体ピストン４２２とは初期位置に復帰するので、薬液注入装置１００の注入動作を簡易かつ迅速に強制停止させることができ、例えば、作業者が不注意からコントローラユニット４１０を手放したようなときにも、薬液注入装置１００の注入動作を自動的に強制停止させることができる。
また、図３に示すように、コントローラユニット４１０が本体シリンダ４２１から取り外されると、コイルスプリング４２７の弾発力により本体ピストン４２２が自動的に初期位置に復帰されるので、コントローラユニット４１０を本体シリンダ４２１に装着するときに本体ピストン４２２を手動操作などで初期位置に配置するようなことが必要ない。
［実施の形態の変形例］
本発明は上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態ではコントローラユニット４１０を装着して動作制御する可動装置として薬液注入装置１００を例示したが、本発明は各種の可動装置に適用可能である。
本発明は上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態ではコントローラユニット４１０を装着して動作制御する可動装置として薬液注入装置１００を例示したが、本発明は各種の可動装置に適用可能である。
また、上記形態では本体シリンダ４２１の内部のコイルスプリング４２７により本体ピストン４２２が初期位置に付勢されていることを例示したが、例えば、図９に示すように、コントローラユニット５００のコントローラピストン５１０を初期位置に付勢するコントローラ付勢機構であるコイルスプリング５２０をコントローラシリンダ５３０の内部に配置し、コイルスプリング４２７を省略することや、これらのコイルスプリング４２７，５２０を併用することも可能である。
この場合、本体シリンダ４２１からコントローラユニット５００を取り外すと、そのコントローラピストン５１０がコイルスプリング５２０の弾発力により自動的に初期位置に復帰するので、本体シリンダ４２１にコントローラユニット５００を装着するときにコントローラピストン５１０を手動操作で初期位置に配置する作業が無用となる。
さらに、上記形態ではコントローラユニット４１０のコントローラピストン４１２のスライド位置に注入ヘッド１１０でのピストン駆動機構１１４の作動速度を対応させることを例示したが、例えば、コントローラユニット４１０のコントローラピストン４１２のスライド位置に注入ヘッド１１０でのピストン駆動機構１１４のスライド位置を同期させるようなことも可能である。
なお、このようにコントローラピストン４１２とピストン駆動機構１１４とのスライド位置を同期させる場合、コントローラピストン４１２や本体ピストン４２２を初期位置に付勢するコイルスプリング４２７，５２０を省略することにより、コントローラピストン４１２が操作位置に停止する構造とすることが好適である。
また、コントローラピストン４１２とピストン駆動機構１１４とのスライド位置を同期させる構造で、コントローラピストン４１２や本体ピストン４２２をコイルスプリング４２７，５２０で初期位置に付勢する場合は、ピストン駆動機構１１４のスライド移動をコントローラピストン４１２の圧入方向へのスライド移動のみと連動させ、コントローラピストン４１２の復帰方向へのスライド移動には連動させない制御が好適である。
さらに、上記形態ではコントローラシリンダ４１１にコントローラピストン４１２が着脱自在に挿入されていることを例示したが、例えば、図９に示すように、コントローラシリンダ５３０の一端を内側に突出させたストッパ部５３１でコントローラピストン５１０の移動範囲を規制することも可能である。
この場合、コントローラシリンダ５３０からコントローラピストン５１０を自在に取り外すことは困難となるが、コントローラピストン５１０を簡単かつ正確に初期位置に配置することができ、コントローラピストン５１０がコントローラシリンダ５３０から脱落することを防止できる。
また、上記形態では発光／受光素子４２３，４２４を確実に光学結合させるために本体シリンダ４２１の貫通孔に配置していることを例示したが、例えば、本体シリンダ４２１を透光性の樹脂やガラスなどで形成しておき、その外側に発光／受光素子４２３，４２４を配置することも可能である(図示せず)。
さらに、上記形態では本体ピストン４２２のスライド位置を検出するために複数の発光／受光素子４２３，４２４が配列されていることを例示したが、例えば、図１０に示すように、本体ピストン４２２に永久磁石５４０が搭載されているとともに本体シリンダ４２１の一端にホール素子５５０が配置されていることも可能である。この場合、ホール素子５５０が永久磁石５４０との距離を検出することで本体ピストン４２２のスライド位置がアナログ検出されるので、ピストン駆動機構１１４の動作速度を無段階に制御するようなことが可能である。
また、上記形態では注入ヘッド１１０に薬液シリンジ２００が１個だけ装着され、コントローラユニット４１０が１個のコントローラシリンダ４１１と１個のコントローラピストン４１２と１個のチューブ部材４１３からなることを例示したが、注入ヘッドに装着される薬液シリンジ２００の個数を複数とし、それに対応した個数だけコントローラユニット４１０の各部を並設するようなことも可能である(図示せず)。
本発明は、可動機構を有する装置のコントローラとして利用することができる。
Claims (12)
- 可動装置の装置本体に搭載されている可動機構を動作制御するためのコントローラ装置であって、
前記装置本体とは別体に形成されていて流体を密閉する中空構造のコントローラシリンダと、
このコントローラシリンダにスライド自在に挿入されていて手動操作されるコントローラピストンと、
前記装置本体に搭載されていて前記流体を密閉する中空構造の本体シリンダと、
この本体シリンダにスライド自在に挿入されている本体ピストンと、
前記コントローラシリンダと前記本体シリンダとを連結していて前記流体を流動させる湾曲自在なチューブ部材と、
前記本体ピストンのスライド位置を検出する位置検出手段と、
検出された前記スライド位置に対応して前記可動機構を動作制御する駆動制御手段と、を有しているコントローラ装置。 - 前記コントローラシリンダと前記コントローラピストンと前記チューブ部材とを有するコントローラユニットが前記装置本体とは別体に形成されており、
このコントローラユニットのチューブ部材が前記装置本体の本体シリンダに着脱自在に連結される請求項１に記載のコントローラ装置。 - 前記コントローラシリンダと前記チューブ部材とが着脱自在に連結されている請求項２に記載のコントローラ装置。
- 前記位置検出手段は、
スライド移動する前記本体ピストンで順次遮断される位置に光線を各々出射する複数の発光素子と、
これら複数の発光素子から出射された前記光線を個々に検出する複数の受光素子と、を有している請求項１ないし３の何れか一項に記載のコントローラ装置。 - 前記位置検出手段は、
前記本体ピストンに搭載されている永久磁石と、
前記本体ピストンのスライド方向で前記本体シリンダの一端に配置されていて前記永久磁石との距離を検出するホール素子と、を有している請求項１ないし３の何れか一項に記載のコントローラ装置。 - 前記本体ピストンのスライド方向で前記本体シリンダの一端に前記チューブ部材が連結されており、
前記本体ピストンを前記本体シリンダの他端から前記一端への方向に付勢している本体付勢機構も有している請求項１ないし５の何れか一項に記載のコントローラ装置。 - 前記コントローラピストンのスライド方向で前記コントローラシリンダの一端に前記チューブ部材が連結されており、
前記コントローラピストンを前記コントローラシリンダの前記一端から他端への方向に付勢しているコントローラ付勢機構も有している請求項１ないし６の何れか一項に記載のコントローラ装置。 - 請求項２に記載のコントローラ装置のコントローラユニットであって、
前記装置本体とは別体に形成されていて流体を密閉する中空構造のコントローラシリンダと、
このコントローラシリンダにスライド自在に挿入されていて手動操作されるコントローラピストンと、
前記コントローラシリンダと前記本体シリンダとを連結していて前記流体を流動させる湾曲自在なチューブ部材と、を有しているコントローラユニット。 - 請求項８に記載のコントロールユニットが着脱自在に装着される可動装置であって、
前記装置本体と、
前記装置本体に搭載されている前記可動機構と、
前記装置本体に搭載されていて前記流体を密閉する中空構造の本体シリンダと、
この本体シリンダにスライド自在に挿入されている本体ピストンと、
この本体ピストンのスライド位置を検出する位置検出手段と、
検出された前記スライド位置に対応して前記可動機構を動作制御する駆動制御手段と、を有している可動装置。 - シリンジシリンダにシリンジピストンがスライド自在に挿入されている薬液シリンジの前記シリンジシリンダと前記シリンジピストンとを前記可動機構が別個に保持して相対移動させる請求項９に記載の可動装置。
- 前記位置検出手段で検出された前記本体ピストンのスライド位置に動作速度が同期するように前記駆動制御手段が前記可動機構を動作制御する請求項１０に記載の可動装置。
- 前記位置検出手段で検出された前記本体ピストンのスライド位置に前記シリンジシリンダでの前記シリンジピストンのスライド位置が同期するように前記駆動制御手段が前記可動機構を動作制御する請求項１０に記載の可動装置。
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